Wechselseitige Datenoptimierung zwischen dem Geologischen Dienst und Wasserversorgern - Erfahrungen bei der hydrogeologischen Modellierung in Schleswig-Holstein

Klaas Stoepker1, Bernd König1
1 Geologischer Dienst, Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein

V 5.3 in Hydrogeologie in der Praxis - Fallbeispiele der Staatlichen Geologischen Dienste

25.03.2022, 09:45-10:00, HS 2

Der Geologische Dienst (GD) führt im Zuge der Erstellung digitaler hydrogeologischer Modelle seit mehreren Jahren eine wechselseitige Datenoptimierung mit Wasserversorgern (WV) durch (Stoepker & König 2018). Als typische Anwendungen werden durch WV Grundwasserströmungsmodelle zur Ausweisung von Wasserschutzgebieten, im Rahmen wasserrechtlicher Bewilligungsverfahren und zur Grundwasserbewirtschaftung beauftragt. Weiterhin kommen Grundwassermodelle bei Planfeststellungsverfahren für die Rohstoffgewinnung und der hydrogeologischen Landesaufnahme durch den GD zum Einsatz. Hydrogeologische 3D-Modelle sind derzeit auf insgesamt ca. 40 % der Landesfläche in Bearbeitung (Abb. 1).

Das methodische Vorgehen und die konkreten fachlichen Anforderungen bei der Erstellung von hydrogeologischen 3D- und Strömungsmodellen wurden durch den GD beschrieben und sollen u. a. im „Leitfaden zur Ausweisung von Wasserschutzgebieten in Schleswig-Holstein“ festgelegt werden (Entwurf: 10/2021). Dieser Leitfaden wird Leistungsbeschreibungen mit detaillierten Ausschreibungsunterlagen für die WV mit Vorgaben für die hydrogeologische 3D- und die Strömungsmodellierung enthalten.

In Bezug auf die Erfahrungen, die bei den Modellierungen gewonnen wurden, lassen sich folgende Punkte hervorheben:

  • Die wechselseitige Datenoptimierung zwischen dem GD und WV lässt sich erfolgreich umsetzen. Einzelne Modellgebiete wurden inzwischen mit zunehmender Qualität mehrfach für verschiedene Anwendungen bearbeitet. Die Modelldaten fließen stets an den GD zurück, werden durch diesen z. T. überarbeitet und für weitere Anwendungen wieder an die WV herausgegeben. 
  • Die Modellgliederung in die hydrostratigrafischen Haupteinheiten nach Manhenke et al. (2001) ist für die Erstellung numerischer Grundwassermodelle grundsätzlich gut geeignet. Der komplexe Aufbau v. a. quartärer Einheiten erfordert regional eine weitere Untergliederung in Zwischenschichten (z. B. Leiter in den Hemmern H2 und H3). 
  • Gegenüber Layerdefinitionen, die in numerischen Modellen z. T. ausschließlich auf lithologischen Merkmalen beruhen, erlaubt die hydrostratigrafische Gliederung eine bessere Berücksichtigung der Genese und räumlichen Variation glazigener Ablagerungen. So lässt sich z. B. bei Wasserleitern, die aus mehreren hydrostratigrafischen Einheiten bestehen, eine hydrostratigrafisch spezifische Parametrisierung vornehmen. Hierdurch wird die Plausibilitätsprüfung von Modellen deutlich vereinfacht. 
  • Die Open Source-Software iMOD (www.deltares.nl/en/software/imod) ist für die Plausibilitätsprüfung des hydrogeologischen 3D-Modells durch das numerische Modell gut geeignet. Die gemeinsame Modellumgebung von iMOD erlaubt direkte Rückkopplungen und erforderliche Überarbeitungen des hydrogeologischen 3D-Modells (FH-DGG 2002, DVGW 2016).

  • WV und Fachgutachter begrüßen die einheitliche und systematische Vorgehensweise bei der Erstellung von Grundwassermodellen sowie die Qualitätssicherung durch den GD bereits während der Modellbearbeitung.

Abb. 1: Bearbeitungsgebiete mit einheitlicher Vorgehensweise bei der hydrogeologischen 3D-Modellierung in Schleswig-Holstein
Abb. 1: Bearbeitungsgebiete mit einheitlicher Vorgehensweise bei der hydrogeologischen 3D-Modellierung in Schleswig-Holstein



DVGW (2016): Aufbau und Anwendung numerischer Grundwassermodelle in Wassergewinnungs­gebieten.- Technische Regel - Arbeitsblatt DVGW W 107 (A).- 41 S.; Bonn (DVGW).

 

FH DGG (2002): Hydrogeologische Modelle - Ein Leitfaden mit Fallbeispielen.- Schriftenreihe der Deutschen Geologischen Gesellschaft, 24: 120 S.; Hannover.

 

Manhenke, V., Reutter, E., Hübschmann, M.,Limberg, A., Lückstädt, M., Nommensen, B., Peters, A., Schlimm, W., Taugs, R. & Voigt, H.-J. (2001): Hydrostratigrafische Gliederung des nord- und mitteldeutschen känozoischen Lockergesteinsgebietes.- Z. angew. Geol., 47: 146-152; Hannover (BGR).

 

Stoepker, K. & König, B. (2018): Wechselseitige Datenoptimierung zwischen dem Geologischen Dienst und Wasserversorgern - Neue Wege zu digitalen hydrogeologischen Modellen in Schleswig-Holstein.- In: Fachsektion Hydrogeologie in der DGGV [Hrsg.]: Tagungsband, 26. Fachtagung, Bochum, 21.-24. März 2018: Bochumer Geowissenschaftliche Arbeiten, 24: S. 221, Bochum.



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